JPS6182005A - 油圧アクチエ−タのクツシヨン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シリンダ等の油圧アクチェータのストロー
クエンド部分でクッション効果を発揮させる制御装置に
関する。

（従来の技術） 第３図に示した従来のクッション装置は、当該シリンダ
Ｓにボトム側室Ｂとロッド側室りとを区画するとともに
、ピストン１の一側、すなわちロッド２の基端にクッシ
ョンリング３を設けている。また、上記ロッド側室りに
おけるストロークエンド部分に小径室Ｃを形成するとと
もに、この小径室Ｃに上記クッションリング３が突入し
たとき、それら両者の間に多少のすき間ができるように
している。

そして、ボトム側室Ｂに開口させた連通孔４及び小径室
Ｃに開口させた連通孔５を、切換弁Ｖに接続している。

上記のようにした従来の装置では、当該ピストン１がス
トロークエンド部分に達すると、クッションリング３が
小径室Ｃに突入する。このようにクッションリング３が
小径室Ｃに突入すると、ロッド側室りの排出流れに対し
て絞り効果が与えられるので、当該ピストンｌの作動速
度が緩和される。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、そのロッド側室り内
の圧力が高くなりするざる問題があった。つまり、上記
クッション行程でのボトム側室Ｂ内の圧力はリリーフ弁
の設定圧まで上昇するとともに、ロッド側室り内の圧力
は、 （リリーフ弁設定圧ｘｓ、）／　（Ｓｔ　−５２）＋負
荷による慣性圧力 まで上昇するので、それはかなり高圧になる。

このようにロッド側室りの圧力が高圧になると、それに
ともなって当該シリンダの耐圧強度を十分に大きくしな
ければならず、それだけコスト高になる問題があった。

また、上記ストロークエンド部分での衝撃をより小さく
しようとすると、そのクッションストロークを大きくし
なれければならない、しかし、この場合にシリンダの長
さを変えなければ、その有効ストロークが短くなり、シ
リンダを長くすれば有効ストロークを長く保てるが、そ
れだ（ナコスト高になる。

しかも、この従来の装置が、クッション装置をシリンダ
の端部に構成するようにしているので、例えば、作動ス
トロークを調整するような油圧シリンダには適用できな
い問題もある。

さらに、小径室とクッションリングとで構成される絞り
が固定的なので、作動油の粘性が温度条件等で変化した
場合、特に、作動油の温度上昇によって、その粘性が低
下した場合には、上記絞り効果が低下し、当然のことと
してクック１ンの効きが悪くなる問題もあった。

この発明は、当該油圧アクチェータの作動状態を検出し
、その作動状態に応じて、クッション弁を制御して、所
期のクッション効果が得られるようにした装置の提供を
目的にする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するために、制御スプー
ルの移動量に応じて、その制御部の開度を調整するとと
もに、この制御部の開度を調整することによって、クッ
ション効果を発揮させるクッション弁を備えた油圧アク
チェータのクッション制御装置において、上記制御スプ
ールは、比例ソレノイドあるいはサーボモータ等の電気
的アクチェータの電気信号入力に応じて、その移動量が
制御される構成にする一方、上記制御スプールの変位信
号と油圧アクチェータの戻り側の圧力信号とをもとにし
て当該油圧アクチェータの作動速度を演算する速度検出
回路と、この速度検出回路から出力された速度信号を積
分して、油圧アクチェータのクッションストローク位置
を求める積分回路と、このクッションストローク位置の
信号をもとにして、制御スプールの制御部の目標開度を
求める目標開度記憶回路と、この目標開度信号をもとに
して、制御スプールの目標変位を求める目標変位記憶回
路と、この目標変位信号と実際の変位を示す信号とを比
較してその差を求め、その差に一定の係数を乗じて制御
スプールの変位速度を求める回路と、この変位速度信号
を積分して目標変位信号を出力する積分回路とを備えた
構成にしている。

（本発明の作用） この発明は、油圧アクチェータの戻り側の圧力とクッシ
ョン弁の制御スプールの変位量とで、その油圧アクチェ
ータの作動状態を検知し、その作動状態に応じた電気的
信号がクッション弁の電気的アクチェータに伝達される
。

上記電気的アクチェータは、その電気信号に応じて、上
記制御スプールを制御し、その制御部の開度を調整する
。

（本発明の効果） この発明は、上記のように構成したので、当該油圧アク
チェータには、特別なりッション装置を備える必要がな
い、したがって、前記従来の油圧シリンダにおけるクッ
ション装置のように、小径室やクッションリング等が不
要なので、その油圧シリンダ内がさほど高圧にならない
、油圧シリンダ内がさほど高圧にならないので、その耐
圧強度を大きくしなくてもよく、それだけ製造コストも
安くすむ。

また１例えば、油圧シリンダの有効ストロークを長くし
たりしなくても、そのクッション効果を自由に設定でき
、しかも、油温条件等を任意に抽出して、その条件に応
じてそのクッション効果を調整できる利点がある。

さらにまた、この装置は、ストロークを調整するような
油圧シリンダに用いたとしても、ストローク調整に対し
て何らの影響も及ぼさない。

（本発明の実施例） 第１図はこの発明の回路図であり、負荷Ｗを昇降させる
シリンダＳのロッド側室りを、通路１１を介して切換弁
Ｖに接続する一方、ボトム側室Ｂには通路１２を接続す
るとともに、この通路１２にクッション弁りを接続して
いる。

上記クッション弁りは、その本体１３に第し〜４ボート
１４〜１７を形成している。

そして、上記第１ポート１４は、通路１Ｂを介して、上
記切換弁Ｖに接続し、第２ポート１５は上記通路１２に
接続するとともに、第３ポート１ＢはタンクＴに接続し
ている。さらに、第４ボート１７は、パイロットポンプ
ＰＰに接続している。

このようにした本体１３には、ざらに弁孔１９を形成す
るとともに、この弁孔１８の一端を閉塞部材２０でふさ
ぐ一方、他端には、励磁電流に応じてブツシュロッド２
１ａのストローク量を制御する比例ソレノイド２１から
なる電気的駆動アクチェータを設けている。

そして、上記弁孔１９には、制御スプールＣ８を内装す
るとともに、この制御スプールＣ５にはパイロットスプ
ールＰＳを相対移動自在に内装している。

上記制御スプールＣ５は、上記閉塞部材２０側に設けた
ばね受け２２との間にスプリング２３を介在させ、通常
は、このスプリング２３の作用で、比例ソレノイド２１
に隣接して設けたスペーサ２４の端面に接触させている
。

さらに、上記パイロットスプールＰＳは、ばね受け２２
のロッド部２２ａ先端面との間にスプリング２５を介在
させ、通常は、このパイロットスプールＰＳが、上記ス
ペーサ２４の内径に形成した段部２４ａに接触するよう
にしている。

そして、上記パイロットスプールＰＳの先端、すなわち
、上記スプリング２５とは反対端に、比例ソレノイド２
１のブツシュロッド２１ａが作用する関係にしているが
、これら両スプールＰＳ及びＣ８の具体的な構成は次の
とおりである。

すなわち、上記制御スプールＣ５には第１環状凹部２６
を形成するとともに、この第１環状凹部２８側に向って
先細りとなる制御部２７を形成している。

上記のようにした第１環状凹部２Ｂは、図示のノーマル
位置にあるとき、第１ポート１４と第２ポート１５とを
連通させ、両ボー［４，１５間の流路をフリーフローの
状態を維持する。そして、制御スプールＣ５がスプリン
グ２３に抗して移動したとき、両ボーＨ４，１５間の流
路を徐々に絞るとともに、最終的には上記制御部２７で
この流路を絞るようにしている。

また、上記第１環状凹部２８以外に、第２環状凹部２８
、第３環状凹部２９を形成するとともに、スペーサ２４
例のパイロット室３０に開放された環状通路３１１を形
成している。

上記第２環状凹部２８は、制御スプールＣ８の移動位置
に関係なく、常に、第３ボート１Ｂに連通ずるとともに
、この環状凹部２８の底部に形成した孔３２を介して、
制御スプールＣ５の中空部３３に連通ずる関係にしてい
る。

また、第３環状凹部２３は、同じく制御スプールＣ３の
移動位置に関係なく、常に、第４ボート１７に連通ずる
が、この環状凹部２９の底部に形成した孔３４は、上記
パイロットスプールＰＳの移動位置に応じて開閉するよ
うにしている。つまり、両スプールｃｓ、　ｐｓが図示
のノーマル位置にあるとき、上記孔３４がパイロットス
プールＰＳでふさがれるが、パイロットスプールＰＳが
スプリング２５に抗して移動すると、この孔３４とパイ
ロットスプールＰＳに形成した環状溝３５とが連通ずる
。

さらに、上記環状通路３１は、制御スプールＣ５に形成
の孔３Ｂを介して、上記環状溝３５に常時連通する関係
にしている。

そして、パイロットスプールＰＳには、連通孔３７を形
成しているが、両スプールｃｓ、　ｐｓが図示の位置関
係にある状態から制御スプールＣ５のみがスプ図面左方
向に移動したとき、上記連通孔３７がパイロット室３０
側に開口するようにしている。

しかして、上記比例ソレノイド２１を励磁すると、その
励磁電流に応じてブツシュロッド２１ａがストロークす
るとともに、そのストローク量に応じてパイロットスプ
ールＰＳを、スプリング２５に抗して図面左方向に移動
させる。

このようにパイロットスプールＰＳが移動すると、第３
環状凹部２９と環状溝３５とが連通ずるので、パイロッ
トポンプＰＰからの圧油は、第４ポート１７→ｆｊｒ、
３環状凹部２３→孔３４→環状溝３５呻孔３６→環状通
路３１を経由して、パイロット室３０に流入し、その圧
力が制御スプールＣ５の端面に作用する。

このパイロット圧が作用すると、制御スプールＣＳがス
プリング２３に抗して図面左方向に移動するとともに、
制御スプールＣ８の孔３４がパイロットスプールＰＳで
ふさがれる位置で停止する。このようにして制御スプー
ルＣ５が停止した位置に応じて、第１ボート１４と第２
ポー）１５間の流路の開度が決まるが、それは結局比例
ソレノイド２１の励磁電流に比例して、上記流路の開度
が絞られることになる。

つまり、上記制御スプールＣ８は、パイロットスプール
ＰＳに追随して移動するとともに、制御スプールＣ３が
パイロットスプールＰＳに追いついて、両スプールｃｓ
、　ｐｓが図示の相対関係を維持したときに、当該制御
スプールＣ５が停止するので、この制御スプールＣ５の
移動量は、パイロットスプールＰＳの移動量と比例する
。そしそ、このパイロットスプールＰＳの移動量は、上
記のようにブツシュロッド２１ａのストロークに比例す
るが、このブツシュロッド２１ａのストロークは、比例
ソレノイド２１の励磁電流に比例するので、当該制御ス
プールＣ５の移動量は、比例ソレノイド２１の励磁電流
に比例することになる。

いま、比例ソレノイド２１を非励磁の状態にして、切換
弁Ｖを図面左側位置に切換えると、ポンプＰの吐出油は
、通路１８→第１ポ一ト１４→第１環状凹部２８→第２
ポー）１５を経由して、ボトム側室Ｂに供給されるとと
もに、ロッド側室りの油が通路１１を経由修）らタンク
に戻るので、負荷Ｗが上昇する。

また、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えると、ポンプＰ
からの圧油がロッド側室りに供給されるるとともに、ボ
トム側室Ｂの作動油が、通路１２→第。＃−４１５−第
１環状凹部、８−第−ｉボー、１４−通路１８→切換弁
Ｖを経由してタンクＴに戻り、上記負荷Ｗを下降させる
。

そして、当該ピストン１がストロークエンド部分に達し
た時点で、第１ポート１４と第２ボート１５とを連通ず
る流路の開度を絞れば、換言すれば。

制御部２７で上記流路の開口面積を小さくすれば。

クッション効果を得ることができる。

この制御部２７の開度を定めるために、比例ソレノイド
２１の上記励磁電流を制御するのが、第１図に示した制
御回路である。

この制御回路は、当該シリンダＳのクッションストロー
ク開始位置ｘ０と、実際の作動ストローク位ｌｘとを比
較する比較回路ｃｐを設けているが、この比較回路ｃｐ
によって、Ｘｏ＝Ｘを検出したとき、開閉部３日を閉じ
てボトム側室Ｂの圧力Ｐ２を検出するようにしている。

上記のようにして検出された圧力Ｐ２は、−制御スプー
ルＣ８の現在の変位ｙとともに速度検出回路ＶＯに入力
される。

そして、この速度検出回路ＶＤでは、上記現在の変位ｙ
の関数である制御部２７の開口面積ａを求めるとともに
、この開口面積ａと上記圧力Ｐ２とをもとにして、制御
部２７の流量Ｑを演算する。そして、この速度検出回路
ＶＤにあらかじめ入力したピストン断面積Ａ及び上記流
量Ｑをもとにしてピストンの作動速度を演算する。

このように速度検出回路ＶＤから出力された速度信号Ｖ
を、積分回路３３で積分することによって当該シリンダ
のクック１ンストローク位置Ｘが求まるが、このクッシ
ョンストローク位置Ｘの信号は、目標開度記憶回路ＭＣ
に入力される。

この目標開度記憶回路ＭＣは、クッションストローク位
置ｘ０〜ｘｅにおける制御部２７の好ましい目標開口面
Ｈｋｉを、油温変化等を考慮して、あらかじめ設定する
が、この記憶回路ＭＣに上記クッションストローク位置
Ｘの信号を照合させることによって、上記目標開口面積
子が演算される。

この目標開口面積ｉの信号は、目標変位記憶回路ＨＣは
、制御部２７の開口面積ａとその変化に対応した制御ス
プールＣ５の変位量ｙの関係をあらかじめ記憶させたも
ので、上記目標開口面積ｉを入力することによって、そ
れに対応した目標変位量ｙが演算される。

このようにして目標変位記憶回路ＨＣから出力された目
標変位量７は、実際の変位量ｙと比較され、その差に係
数αを乗じて当該制御スプールＣ５の変位速度÷を求め
、さらにこの変位速度÷を積分回路４０で積分して目標
変位ｙを求める。

この目標変位ｙをアンプＡＮＰを介して、クッション弁
りの前記比例ソレノイド２１に入力して。

当該クッション弁りを制御する。

このようにボトム側室Ｂの圧力Ｐ２とクッション弁りの
制御スプールＣ５の変位ｙとを基準にして、制御部２７
の開度を電気的に制御できるので。

当該クッシ□ンストロークに対応した制御部２７の開度
設定ができる。

そして、この実施例におけるロッド側室りの圧力は、 （リリーフ弁設定圧ＸＳ、） ÷Ｃ５ｇ−ロッド断面積） ＋負荷による慣性圧力 となり、前記従来のものよりもその圧力が低くなる。

なお、上記実施例においては、クッション弁りを作動さ
せるのに、比例ソレノイドを用いたが、当該制御回路か
ら出力される上記電気信号に応じて、駆動するものであ
れば、サーボモータ等の電気的駆動アクチェータを用い
てもよいこと当然である。

【図面の簡単な説明】

図面第１図及び第２図はこの発明の実施例を示すもので
、第１図は回路図、第２図はクッション弁の断面図、第
３図は従来のクッション装置を備えた油圧シリンダの断
面図である。 Ｓ・・・油圧アクチェータとしてのシリンダ、Ｄ・・・
クッション弁、２１・・・電気アクチェータとしての比
例ソレノイド、Ｃ８・・・制御スプール、２７・・・制
御部、ＶＤ・・・速度検出回路、３３．４０・・・積分
回路、肛・・・目標開度記憶回路、Ｈｅ・・・目標変位
記憶回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御スプールの移動量に応じて、その制御部の開度を調
   整するとともに、この制御部の開度を調整することによ
   って、クッション効果を発揮させるクッション弁を備え
   た油圧アクチェータのクッション制御装置において、上
   記制御スプールは、比例ソレノイドあるいはサーボモー
   タ等の電気的アクチェータの電気信号入力に応じて、そ
   の移動量が制御される構成にする一方、上記制御スプー
   ルの変位信号と油圧アクチェータの戻り側の圧力信号と
   をもとにして当該油圧アクチェータの作動速度を演算す
   る速度検出回路と、この速度検出回路から出力された速
   度信号を積分して、油圧アクチェータのクッションスト
   ローク位置を求める積分回路と、このクッションストロ
   ーク位置の信号をもとにして、制御スプールの制御部の
   目標開度を求める目標開度記憶回路と、この目標開度信
   号目標変位記憶回路と、この目標変位信号と実際の変位
   を示す信号とを比較してその差を求め、その差に一定の
   係数を乗じて制御スプールの変位速度を求める回路と、
   この変位速度信号を積分して目標変位信号を出力する積
   分回路とを備えた油圧アクチェータのクッション制御装
   置。